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10-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

EMV EMV

EMV EMV Störfestigkeitsprüfungen mit Multitone-Verfahren Vorteil des Multitone-Verfahrens Störfestigkeitsprüfungen mit Multitone-Verfahren bieten viele Vorteile. Neben der Verkürzung der Testzeit und somit wirtschaftlicherem Einsatz begrenzter Ressourcen, sind die optimale Ausnutzung der vorhandenen Verstärkerleistung und bessere Nachbildung der realen Bedingungen weitere Gründe, die für den Einsatz dieses Verfahrens sprechen. Bei diesem Verfahren werden für jede Prüfdauer bzw. Verweilzeit zusätzliche Prüffrequenzen hinzugefügt, sodass die Testzeit effektiv um einen Faktor verkürzt wird, der in etwa der Anzahl der verwendeten Frequenzen entspricht. Insgesamt ermöglicht dieses Verfahren gleichzeitig sowohl eine Produktverbesserung als auch eine kürzere Time-to-Market für neue Produkte. 1 Was ist ein Multitone-Signal? Mehrton- oder Multitone-Signale werden aus vielen Sinusschwingungen mit eigener Amplitude, Phase und Fre-quenz zusammengesetzt. Im Spektralbereich ist die Multitone-Energie an einer eindeutigen Frequenz konzentriert. Im Zeitbereich bilden die vielen Frequenzen gemeinsam ein zusammengesetztes Signal. 1.1 Wo werden Multitone Signale bereits eingesetzt? Ein Bereich, in dem Mehrton-Signale verwendet werden, ist die moderne Audiomesstechnik zum Testen von Audio-Geräten, Breitbandeinheiten sowie Internet-Audio. Mehrtonsignale können in einem Audiotest mit offener Regelschleife verwendet werden, in dem der Analysator nicht mit dem Generator synchronisiert werden muss. Dies ermöglicht es, ein Audiosignal über eine lange Strecke, wie das Internet oder das Handy, zu prüfen. Standard-Mehrtonsignale verwenden Töne mit gleicher Amplitude und gleichem Abstand. Dies sind jedoch keine realen Testbedingungen. Deshalb müssen vom Anwender speziell geeignete Multitone-Sets zusammengestellt werden. Multitone-Tests sind auch Bestandteil vieler Prüfvor-schriften, die verwendet werden, um den Frequenzgang eines Gerätes und seine Intermodulationsverzerrung zu prüfen. Zwei- und Mehrton- Signale werden in der Kommunikationsindustrie dazu verwendet, nichtlineare Verzerrungen bei Verstärkern, Empfängern, etc. zu untersu-chen. 1.1 Welche Möglichkeiten gibt es, Multitone-Signale zu erzeugen? Die traditionelle Vorgehensweise, Multitone-Signale zu erzeugen, besteht darin, die Ausgangssignale mehrerer, unabhängiger Signalgeneratoren über einen Combiner zu addieren. Dabei werden die einzelnen Frequenzen entweder noch vor dem Leistungsverstärker oder danach zusammengefügt. Alternativ können die einzelnen Frequen-zen über separate Antennen ausgestrahlt und im freien Feld kombiniert werden. Eine weitere Methode zur Erzeugung von Mehrtonsignalen besteht darin, alle unabhängigen Signalgeneratoren durch einen Vektor- Signalgenerator zu ersetzen. Genereller Vorteil dieser Methode der Multitone-Signal- Erzeugung ist der einfache Prüfaufbau und die unkomplizierte Testprozedur, da das Signal über nur einen Pfad von der Signalerzeugung über Verstärkung bis zur Ausstrahlung über eine Antenne durchläuft, womit die umständliche Synchronisation der einzelnen Signalpfade entfällt. Weiterhin können die Signalparameter wie Amplitude, Frequenz, Frequenzabstand zwischen den einzelnen Frequenzen sowie die Phase der einzelnen Signale beliebig und unabhängig voneinander eingestellt werden. Mit einem Vektor-Signalgenerator lassen sich wiederhol-bare Mehrtonsignale, die echte Betriebsbedingungen si-mulieren, erzeugen, abspeichern und schnell abrufen. Dabei bleibt man in weiten Grenzen flexibel, was die Anzahl der möglichen Frequenzen in jedem Frequenzbereich angeht. 2 Multitone-System Grundlagen Das Multitone-System enthält einen Vektor-Signalgenerator, der mehrere Frequenzen gleichzeitig erzeugen kann. Ein HF-Leistungsverstärker mit größerem linearem Dynamikbereich wird benötigt, damit das Gesamtsignal nicht verzerrt wird. Zusätzlich sollte entweder ein Vektor-Signalanalysator oder ein Spektrum Analysator eingesetzt werden, um die Energie im Spektralbereich zu ermitteln, da traditionelle Leistungsmessgeräte das gesamte Spektrum breitbandig erfassen, einschließlich der Harmonischen und der Intermodulationsprodukte. 2.1 Modulationsarten Die Signalgeneratoren bieten unterschiedliche Modulati-onsarten, einschließlich analoger und digitaler Modulation. Die klassischen Analogmodulationsarten umfassen Amplitudenmodulation (AM), Frequenzmodulation (FM), Phasenmodulation (ΦM) und Pulsmodulation (PM). Nachfolgend sind einige gebräuchliche Testsignale aufgeführt: • Sinus ist das meistverwendete Prüfsignal. • Rechteck wird durch Überlagerung vieler Sinuswellen bei ungeraden Harmonischen der Grundfrequenz erzeugt. Die Amplitude jeder Harmonischen ist umgekehrt proportional zu ihrer Frequenz. • Dreieck und Sägezahn haben harmonische Komponenten, die Mehrfache der Grundfrequenz sind. • Impuls enthält alle Frequenzen, die bei einer gegebenen Abtastrate dargestellt werden können. • Chirp-Signale sind Sinuswellen, die von einer Anfangs- zu einer Endfrequenz gewobbelt werden, also dessen Frequenz sich zeitlich ändert. Sie erzeugen diskrete Signale innerhalb der Anfangsund Endfrequenz. Um analoge Modulation besser zu verstehen, hier die grundlegende Gleichung einer Sinuswelle (Bild 1). Bild 1 Grundlegende Gleichung einer Sinus-Welle In dieser Gleichung können drei Parameter unterschieden werden: Amplitude, Frequenz und Phase. 22 hf-praxis 10/2017

EINE DESIGNPLATTFORM – KEINE HINDERNISSE EINFACH INTELLIGENTER NI AWR DESIGN ENVIRONMENT Die Plattform NI AWR Design Environment integriert System-, Schaltungs- und elektromagnetische Analysen für das Design anspruchsvoller Wireless-Produkte, von Basisstationen über Mobiltelefone bis hin zur Satellitenkommunikation. Die intuitive Bedienoberfläche, bewährte Simulationstechnologien und die offene Architektur der Plattform, die Lösungen von Drittanbietern unterstützt, ermöglichen erfolgreiches Entwickeln ohne jedes Hindernis. Entwickeln Sie einfach intelligenter. Erfahren Sie mehr unter ni.com/awr Microwave Office | Visual System Simulator | Analog Office | AXIEM | Analyst ©2017 National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. Analog Office, AXIEM, AWR, Microwave Office, National Instruments, NI und ni.com sind Marken von National Instruments. Andere erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Marken oder Handelsmarken der jeweiligen Unternehmen.

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